JP2728381B2 - Substrate processing method and substrate processing apparatus - Google Patents

Substrate processing method and substrate processing apparatus

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JP2728381B2
JP2728381B2 JP29289895A JP29289895A JP2728381B2 JP 2728381 B2 JP2728381 B2 JP 2728381B2 JP 29289895 A JP29289895 A JP 29289895A JP 29289895 A JP29289895 A JP 29289895A JP 2728381 B2 JP2728381 B2 JP 2728381B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、例えば、半導体ウエハ
などの基板に、ドライエッチングあるいは、蒸着、スパ
ッタリングなどの成膜処理を施す基板処理方法および基
板処理装置に関するものである。 【0002】 【従来の技術】現在、半導体装置製造において、成膜手
段として蒸着あるいはスパッタリングを行う際、粒径,
反射率,比抵抗及び硬度が適切である良好な膜質を得る
ためには、基板のベーキング中、及び、成膜中の基板温
度を効果的に制御する必要がある。特に粒径,反射率
は、基板温度の影響が大きい。また、上記膜上に露光現
像によりレジストパターンを形成し、ドライエッチング
により上記膜をレジストパターン通りに食刻する際にも
基板温度の制御が必要である。これは、基板温度を制御
することで、レジストが耐熱性に乏しいことから生じる
レジストの熱的損傷を防ぎ、忠実なパターンを食刻する
ことが可能になるからである。 【0003】しかしながら、真空中で基板の温度制御を
することは難しい。温度制御された基板支持台と同じ温
度に基板の温度をするための制御をしても、真空中では
基板と支持台との熱的接触が十分ではないからである。 【0004】そこで、従来から基板と基板支持台との2
面間の熱的接触を大きくするために、基板を支持台に機
械的に押えつけるか、あるいは、静電的な力により基板
を支持台に吸着させるかなどの方法が提案されている。
しかし、このような方法によっても十分な効果は得られ
ていない。すなわち、固体2面間の熱的接触は、2面間
に介在する気体分子によるところが大きく、純粋な固体
間での熱のやりとりは、上記の押え付け圧力程度では気
体分子による熱のやりとりに比べて無視できる程度に小
さいからである。 【0005】そこで、気体分子を基板と支持台との間に
介在させることにより、熱的接触を大きくしようとする
装置が提案され、特開昭56−103442に開示され
ている。 【0006】この装置の基板温度制御部を図6に示す。
基板3が、数個のクリップ4によりスペーサ9を介して
支持台5に接近させて支持されている。支持台5上に
は、冷却もしくは加熱機構をそなえた温度制御装置6が
設けられている。処理室1は排気口2より排気される。
同時に、気体導入口7よりアルゴンが導入され、このガ
スは温度制御装置6と基板3の間を流れ8のように処理
室1内に入る。この時、基板3と温度制御装置6との空
間10内の圧力は、10〜100Paになるように制御
され、処理室1内の圧力は、1Pa程度になるよう排気
される。 【0007】従って、基板3は、100Pa程度の圧力
を持つ介在ガスの熱伝達に助けられ温度制御装置6によ
り温度制御される。 【0008】しかしながら、この種の装置においても、
基板3の温度制御は十分でない。たとえば、直径100
mm、厚さ0.45mmのシリコン基板の温度制御を行
う場合、その時定数は20秒程度になる。このような状
況で、印加電圧500Wのドライエッチングを行なう
と、温度制御装置との温度差は130°Cにもなり、レ
ジストが熱的損傷を受け、良好な処理を行うことができ
ない 【0009】本発明は、半導体装置製造時の食刻、成
膜、ベーキング処理において、処理中の基板温度を効果
的に制御して、良好な処理が行えるようにした基板処理
方法および基板処理装置を提供することを目的とする。 【0010】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決すべく本
発明者は鋭意工夫を重ねたところ次の知見を得た。ま
ず、基板と支持台との温度差を小さくし、基板温度制御
の応答速度を速くするためには、基板と支持台との間を
単位時間、単位温度差当りに流れる熱量(以下単位熱流
量と言う。)を大きくする必要がある。単位熱流量を大
きくするには、圧力を上げ、同時に、2面間の距離をそ
の圧力下でのその気体の平均自由行程以下にする必要が
ある。 【0011】処理中の基板温度は次の式に従って経時変
化する。 (1)Tw=(1−exp(−kt/C))Qi/k+To ここで、Twは基板温度、Cは基板の熱容量、kは単位
熱流量、Qiは処理時に単位時間当り基板に与えられる
一定熱量、Toは支持台の温度、tは時間であり、t=
0においてTw=Toとしている。 【0012】また、支持台の温度が定常値Toにあり、
基板の初期温度Two≠Toの時は次の式に従う。 (2)Tw=(Two−To)exp(−kt/C)+To 以上、いずれの場合も、基板温度制御の応答速度は、基
板の熱容量Cと、2面間の単位熱流量kにのみ依存す
る。Cの値は基板固有の値で、たとえば、直径100m
m、厚さ0.45mmのシリコン基板では約6.2J・
K~1である。従って、基板と支持台の温度差を小さく
し、基板温度制御の応答速度を速くするには、単位熱流
量を大きくする必要がある。 【0013】ところで、2面間に窒素を介在させ、その
圧力を変えた時、単位熱流量がどう変化するかを示す実
測値を図5に示す。基板はシリコンで表面は薄い酸化シ
リコンで覆い、支持材としては研摩したアルミニウムを
用いた。表面は十分に洗浄して2面間には直径100m
m当り1kgの荷重をかけた。 【0014】曲線が、原点を通る直線に近く、この条件
下では純粋に固体間だけの熱伝達は無視できることが証
明される。すなわち、固体2面間に力学的な接触があっ
ても、熱的な接触の大部分は2面間に介在する気体によ
るものである。また、介在気体の圧力を従来装置におけ
る値100Paより大きくすると単位熱流量が増すこと
がわかる。 【0015】以上の実測値は、以下の理論式に従うもの
である。すなわち、2面間を単位時間当りに通過する熱
量「dQ/dt」は次の式に従う。 (3)dQ/dt=k1 (Tw−To)p(e≪λ) (4)dQ/dt=k2 (Tw−To)e(e≫λ) ここで、k1 ,k2 は定数、Tw、Toはそれぞれ基
板、基板支持台の温度、eは2面間の距離、pは介在気
体の圧力、λはその圧力下での平均自由行程である。こ
の式は、圧力が低く平均自由行程が十分長い条件下で
は、「dQ/dt」はpに比例し、圧力が高く平均自由
行程が十分短くなると「dQ/dt」はeに比例するこ
とを示している。 【0016】従って、2面間に介在する気体の圧力を上
げ、かつ、2面間の距離をその圧力下での平均自由行程
程度以下にする機構を設けることによって、単位熱流量
は大きくできる。 【0017】ところで、従来の装置においては、pは1
00Pa程度であるからArの平均自由行程λは約50
μmである。したがって、間隔は50μm程度まで小さ
くすることが望ましいのだが、この装置によっては不可
能である。すなわち、基板3は100Paの圧力差によ
り図6の符号11のごとく中央部が膨らむからである。
例えば、直径100mm厚さ0.45mmのシリコンウ
エハにおいては、100Paの圧力差により中央部の膨
らみ量は150μmに達する。従って、すでに、平均自
由行程である50μmを越えていて、さらに圧力を上げ
ても単位熱流量を増すことはできない。 【0018】このような知見に基づいて、本発明におい
ては、所定の圧力に排気された処理室内で基板を処理す
る基板処理方法であって、表面を絶縁膜で被覆して温度
制御された支持台に設けた複数の電極に電圧を印加して
前記絶縁膜の表面に静電気力を発生させる工程と、該発
生させた静電気力で前記基板を前記絶縁膜表面に沿わせ
機械的に接触させることにより前記支持台で前記基板
を支持する工程と、前記絶縁膜表面と前記基板との間に
熱伝達用のガスを供給して前記処理室の側から排気する
工程と、前記基板を処理する工程とを有し、該基板を処
理する工程において前記基板を前記静電気力で前記絶
縁膜表面に沿わせて機械的に接触させた状態で、前記基
板と前記絶縁膜表面との間に前記熱伝導用のガスを供給
して前記処理室内に漏出させながら前記支持台と前記基
板との間の熱伝達を行なうことを特徴とする。 【0019】また、所定の圧力に排気された処理室内で
基板を処理する基板処理方法であって、表面を絶縁膜で
被覆した支持台に設けた複数の電極に電圧を印加して前
記絶縁膜の表面に静電気力を発生させる工程と、該発生
させた静電気力で前記基板を前記絶縁膜に沿わせて機械
的に接触させることにより前記支持台で前記基板を支持
する工程と、前記絶縁膜表面と前記基板との間に熱伝達
用のガスを供給して前記処理室の側から排気する工程
と、前記処理室内で前記支持台で支持された基板上にプ
ラズマを発生させて該プラズマにより前記基板を処理す
る工程とを有し、前記プラズマにより前記基板を処理す
る工程において前記基板を前記静電気力で前記絶縁膜表
面に沿わせて機械的に接触させた状態で前記基板と前記
絶縁膜との間に前記熱伝達用のガスを供給して前記処理
室の内部に漏出させながら前記支持台と前記基板との間
の熱伝達を行うことを特徴とする。 【0020】また、所定の圧力に排気された処理室内で
基板を処理する基板処理装置であって、前記処理室の内
部にあって表面を絶縁膜で被覆し内部に温度制御部を有
して前記絶縁膜で被覆した表面に基板を載置する支持台
と、該支持台に配置された互いに絶縁されている複数の
電極を有して該複数の電極に電圧を印加することにより
前記絶縁膜表面に静電気力を発生させる静電気力発生手
段と、前記支持台に載置した基板と前記絶縁膜で被覆し
た表面との間に熱伝達用のガスを供給するガス供給手段
とを備え、前記静電気力発生手段で前記絶縁膜表面に発
生させた静電気力により前記基板を前記絶縁膜に沿わせ
機械的に接触させた状態で前記ガス供給手段により前
記基板と前記絶縁膜との間に前記熱伝達用のガスを供給
して前記処理室の内部に漏出させながら前記支持台と前
記基板との間の熱伝達を行いつつ前記基板の処理を行う
ことを特徴とする。 【0021】さらに、所定の圧力に排気された処理室内
でプラズマ処理する基板処理装置であって、前記処理室
の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前
記処理室の内部にあって表面を絶縁膜で被覆し内部に温
度制御部を有して前記絶縁膜で被覆した表面に前記基板
を載置する支持台と、前記支持台に配置された互いに絶
縁されている複数の電極を有して該複数の電極に電圧を
印加することにより前記絶縁膜表面に静電気力を発生さ
せる静電気力発生手段と、前記支持台に載置した基板と
前記絶縁膜で被覆した表面との間に熱伝達用のガスを供
給するガス供給手段とを備え、前記静電気力発生手段に
より前記絶縁膜表面に発生させた静電気力により前記基
板を前記絶縁膜表面に沿わせて機械的に接触させた状態
で前記ガス供給手段により前記基板と前記絶縁膜との間
に前記熱伝達用のガスを供給して前記処理室の内部に漏
出させながら前記支持台と前記基板との間の熱伝達を行
いつつ前記基板を前記プラズマにより処理を行うことを
特徴とする。 【0022】 【作用】支持台上に基板を静電気力で吸着し、前記支持
台の絶縁膜の表面に前記基板をほぼ全面に亘って機械的
に接触させて支持するとともに、前記基板と前記絶縁膜
の表面との間に熱伝達用のガスを供給することにより、
前記支持台の絶縁膜の表面と前記基板との2面間の距離
を、熱伝達用のガスの供給圧力下での平均自由行程程度
以下にすることができ、前記基板の温度を効果的に制御
することができる。 【0023】 【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、実施例の骨子である基板の温度制御の原理を
図1に基づいて説明する。基板19の支持台17と、基
板19を保持するための保持手段23と、基板19と支
持台17とで形成される空間20に気体を導入するため
の気体導入手段52を有する基板温度制御装置におい
て、支持台17と基板19との距離を、導入した気体の
圧力下におけるその気体の平均自由行程以下にする機構
を設け、これにより、半導体装置製造時の食刻処理等に
おいて、処理中の基板温度を効果的に制御しうる。 【0024】このような骨子に基づく装置は、基本的に
は、処理室12、表面が研磨された凸面である下部電極
17及び上部電極16から構成される平行平板型のドラ
イエッチング装置である。本実施例においては下部電極
17が支持台となる。 【0025】処理室12は、排気口13を介して真空排
気系(図示せず)に接続されている。処理室12にはガ
ス導入口24を介して反応ガスが導入される。また、処
理室12には適宜の位置に基板20を出し入れするため
の取入取出口14が設けられている。 【0026】上部電極16と下部電極17との間には高
周波電源25が接続されている。下部電極17には、液
体熱媒体が流れる流路48、ポンプ42、液体熱媒体の
温度制御装置43が設けられている。また、オリフィス
21、バルブ15を介して熱伝達用ガスのガスだめ26
が設けられている。ガスだめ26には、流量調節バルブ
45を介してガスボンベ44が、また流量調節バルブ4
6を介してロータリーポンプ47が接続されている。 【0027】基板の保持手段23はセラミックなどの絶
縁材で作成されていて、バネ39を介してボールネジ4
0及びモータ41に接続されている。基板19と下部電
極17との間にはOリング18が設けられていて、Oリ
ング18は、基板19と下部電極とで形成される空間2
0を処理室12から封止している。 【0028】以上の構成において、下部電極17は、適
切な一定温度に保たれた液体熱媒体が循環されることに
より、一定温度に保たれる。液体熱媒体としては、20
℃に保たれた水を用いるが、目的に応じ、温度制御され
た水以外の流体を用いても良い。また、下部電極17
は、電気抵抗を用いて温度制御しても良い。 【0029】基板19は、モータ41とボールネジ40
とによって昇降する基板保持手段23によって下部電極
17に押えつけられる。この時、バネ39は、基板19
を常に一定の加重で押える役目、すなわち機械的接触を
生じさせる機構をなす。 【0030】また、ガスだめ26は、流量調節バルブ4
5,46、ガスボンベ44及びロータリーポンプ47に
より常に一定の圧力に保たれ、熱伝達用気体で満たされ
ている。空間20には、ガスだめ26からオリフィス2
1を介して熱伝達用ガスが導入される。すなわち、気体
導入手段はガスだめ26と気体導入口となるオリフィス
21とからなっている。 【0031】次に、前記装置における処理中の基板温度
制御がどのように行なわれているか、熱伝達用ガスとし
てヘリウムを用い、基板が直径100mm厚さ0.45
mmのシリコン基板の場合を例にして説明する。 【0032】基板19が載置された後、従来例より1桁
大きい700Pa程度の圧力のガスだめ26からヘリウ
ムガスが導入される。700Paの圧力を持つガスが導
入された時、基板19は中央が、約800μm凸状にふ
くらむ。また、基板中心から半径方向にrの距離にある
点の変化量wは、次の式に従う。 【0033】 【数1】 【0034】ここで、E,νはそれぞれシリコンのヤン
グ率及びポアソン比、h、aはそれぞれ基板19の厚さ
及び半径、pはガスの圧力である。 【0035】そこで、下部電極17の凸面を予め上記の
式に従う形の曲面、あるいは、それ以上ふくらんだ曲面
に加工しておく。この時、基板19は基板支持具23に
より押えられているため凸面に沿って変形し応力を持
つ。 【0036】この時、ガス圧によって基板19が受ける
力は、基板19が持っている応力と等しいかまたは小さ
いため、基板19はガス圧によりすでに持っているひず
み以上のひずみを生じることがなく下部電極17に沿っ
て機械的に接触したままである。また、下部電極17の
表面は、表面粗さ6−S以下に研磨されている。そのた
め、2面間の距離は全面にわたって700Paにおける
ヘリウムの平均自由行程30μmより十分小さく保たれ
る。 【0037】ここで、純粋に固体間の熱的接触は無視で
きることを考えると、熱的接触は全面にわたって均一で
ある。従って、十分な熱的接触が実現し、単位熱流量を
十分大きくできる。 【0038】また、前記装置においては、空間20に熱
伝達用ガスを導入するため導入手段として、オリフィス
21を設けている。このオリフィス21は、ヘリウムに
対するコンダクタンスが約1×10~63/secにな
るように、直径を約40μmにしてある。基板17が載
置されていない場合に、ガスだめ26からこのオリフィ
スを通して圧力差700Paの処理室12に流出するガ
ス量は、7×10~4Pa・m3/sec程度である。こ
れは、反応ガス導入口24から導入される反応ガス導入
量8×10~2Pa・m3/secに対し十分小さい。し
たがって、空間20と処理室12との封止に洩れが発生
しても、処理に対し悪影響を及ぼすことがないため、本
実施例による温度制御機構の信頼性が向上することにな
る。また、このオリフィスをつけることで、Oリング1
8による封止をなくすことも可能であり、同時に、基板
19の搬入,搬出を処理室12の真空を破壊しないで行
う場合でもバルブ15が不必要になる。 【0039】ここで、基板19が載置された後、空間2
0がガスだめ26と同じ圧力になるまでに要する時間が
十分短い必要がある。空間20の体積をV、オリフィス
のコンダクタンスをC、ガスだめ26内の圧力をPoと
した時、空間20の圧力pは次の式に従う。 【0040】 (6)p=Po(1−exp(−Ct/V)) ここで、空間20は、大きくても厚さ100μmの円筒
であるため、V=7.8×10~73 であるからpの応
答の時定数は約1secとなり、十分早い応答となる。 【0041】前記の装置構成において、200W〜50
0Wの高周波電力を印加した時にプラズマから受ける熱
量によって昇温する基板19の昇温曲線を図2に示す。
ここで、応答速度の時定数は約3secとなり十分良好
な制御特性を示す。また、下部電極17との温度差もそ
れぞれ8°C,20°Cにおさえられている。 【0042】また、レジストの耐熱温度が約120°C
であるから、この装置では、付加高周波電力を2.5K
Wまで大きくすることが可能ということになる。 【0043】本発明の実施例を図3に基づいて説明す
る。この実施例においては、特公昭57−44747号
公報に開示された静電気力による吸引を利用して基板1
9の支持を行っている点、及び、熱伝達用ガスに、液体
固体だめ27内の液体あるいは固体37の蒸気を利用し
ている点に特徴がある。 【0044】静電気による吸引力を利用した装置は、互
いに絶縁された複数(図3においては2つ)の電極3
3,36間に直流電源38から極性の異なる直流電圧を
印加することで、基板19と2つの電極33,36との
間に閉回路が構成され、プラズマを形成することなく基
板19を静電吸着することができる。従って、プラズマ
を使用しない基板19のベーキング工程においても、基
板19を静電吸着することができる。この静電気による
吸引力のために、基板19は全面にわたって約10gc
m~2の力で吸引され、全面にわたって絶縁材30との間
に機械的な接触が生じる。 【0045】この時、基板19と下部電極29上の絶縁
材30との間にできた空間20と処理室12とを封止す
るためのOリング18が設けられていること、及び、空
間20への気体の導入手段としてオリフィス21が設け
られていることは前記骨子で説明した装置と同じであ
る。本実施の形態では絶縁材30が支持台となる。 【0046】ここで、熱伝達用ガスを発生する気体ある
いは固体の蒸気圧が、温度制御された下部電極29と等
温の時、700Pa程度の圧になるよう液体あるいは固
体を選ぶ。 【0047】本実施の形態においては、熱伝達用のガス
として、1,1,2,2−テトラクロルエタンを用いて
いるため、常温で700Pa程度になる。ここで、使用
する液体・固体は1,1,2,2−テトラクロルエタン
に限らず他の蒸気圧を持った液体固体であっても良い。 【0048】この時の平均自由行程は3μmとなるの
で、絶縁物30の表面は0.8S以下に研磨しておく必
要がある。また、絶縁材30に軟質の有機化合物を用
い、基板19の下面の形状に沿って柔軟に変形させるこ
とによっても、2面間を平均自由行程より小さくでき
る。 【0049】この時、機械的には接触している2面間に
は、気化したガスが介在し、2面間の距離はこの時のガ
スの平均自由行程である3μmよりも十分小さくなる。
その結果、2面間の熱的接触は十分大きくなり、単位熱
流量も大きくなる。 【0050】また、空間20内を1sec程度で700
Paにするために、オリフィス21の1,1,2,2−
テトラクロルエタンに対するコンダクタンスが1×10
~63/secになるよう直径90μmにしてある。 【0051】以上の装置における基板19の昇温曲線を
図4に示す。300Wの高周波電力を付加してドライエ
ッチングを行った場合の例である。時定数は5secと
なり十分な値となっている。またこの装置においては熱
伝達用ガスのガス流およびガス圧の制御をする必要がな
く、構造が簡単になるという利点がある。 【0052】また、基板19と支持台との距離を小さく
するための装置として特開昭56−131930号公報
に開示された、ウエハ温度コントロール装置を用いても
同様の効果が期待できる。 【0053】また、支持台もしくは支持台表面を軟質の
有機化合物で構成することは、2面間の距離を小さくす
る上で大きな効果がある。 【0054】以上の2つの例は、いずれも本発明をドラ
イエッチング装置に適用した例であるが、スパッタリン
グ、蒸着などの成膜装置あるいは、基板のベーキング装
置に適用しても同等の効果が期待でき、その他の基板温
度制御を必要とする真空装置にも適用できることは容易
に類推できる。 【0055】以上の実施の形態によれば、基板と支持台
との間に介在するガス圧を十分上げた上で、2面間の距
離を、そのガス圧でのガスの平均自由行程より小さくで
きるので、2面間の単位時間、単位面積、単位温度差当
りの熱流量を、従来の50W・K~1・m~2から250W
・K~1・m~2に向上することができる。その結果、処理
時の基板と支持台との温度差と、基板温度制御の時定数
を、それぞれ、従来の値の5分の1程度に小さくするこ
とができる。 【0056】なお当然のことではあるが本発明範囲は以
上の実施例に限定されるものではない。 【0057】 【発明の効果】本発明によれば、半導体装置の食刻,成
膜,ベーキング処理等において、処理中の基板温度を効
果的に制御することができ、レジストのパターンに忠実
な食刻、あるいは良好な膜質の成膜、または、良好なベ
ーキングを行うことができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing method and a substrate processing for performing a film forming process such as dry etching or vapor deposition or sputtering on a substrate such as a semiconductor wafer. It concerns the device. 2. Description of the Related Art At present, in the manufacture of semiconductor devices, when vapor deposition or sputtering is performed as a film forming means, the particle size,
In order to obtain good film quality with appropriate reflectance, specific resistance and hardness, it is necessary to effectively control the substrate temperature during baking and during film formation of the substrate. In particular, the particle diameter and the reflectance are greatly affected by the substrate temperature. Also, when a resist pattern is formed on the film by exposure and development, and the film is etched according to the resist pattern by dry etching, it is necessary to control the substrate temperature. This is because by controlling the substrate temperature, it is possible to prevent the resist from being thermally damaged due to the poor heat resistance of the resist and to etch a faithful pattern. [0003] However, it is difficult to control the temperature of the substrate in a vacuum. This is because, even if the temperature of the substrate is controlled to the same temperature as the temperature-controlled substrate support, the thermal contact between the substrate and the support in a vacuum is not sufficient. [0004] Therefore, conventionally, a two-layer structure of a substrate and a substrate support table is required.
In order to increase the thermal contact between the surfaces, there have been proposed methods of mechanically pressing the substrate against the support, or attracting the substrate to the support by electrostatic force.
However, a sufficient effect has not been obtained by such a method. In other words, the thermal contact between two solid surfaces is largely due to gas molecules interposed between the two surfaces, and the exchange of heat between pure solids is less than the exchange of heat with gas molecules at the above pressing pressure. Because it is so small that it can be ignored. [0005] Therefore, a device for increasing thermal contact by interposing gas molecules between the substrate and the support has been proposed, which is disclosed in JP-A-56-103442. FIG. 6 shows a substrate temperature control section of this apparatus.
The substrate 3 is supported by several clips 4 so as to approach the support table 5 via a spacer 9. On the support 5, a temperature controller 6 having a cooling or heating mechanism is provided. The processing chamber 1 is exhausted from an exhaust port 2.
At the same time, argon is introduced from the gas inlet 7, and this gas enters the processing chamber 1 as shown by a flow 8 between the temperature control device 6 and the substrate 3. At this time, the pressure in the space 10 between the substrate 3 and the temperature controller 6 is controlled to be 10 to 100 Pa, and the pressure in the processing chamber 1 is exhausted to be about 1 Pa. Therefore, the temperature of the substrate 3 is controlled by the temperature control device 6 with the aid of heat transfer of the intervening gas having a pressure of about 100 Pa. However, in this type of apparatus,
The temperature control of the substrate 3 is not sufficient. For example, diameter 100
When performing temperature control of a silicon substrate having a thickness of 0.45 mm and a thickness of 0.45 mm, the time constant is about 20 seconds. In such a situation, if dry etching is performed at an applied voltage of 500 W, the temperature difference from the temperature control device becomes as high as 130 ° C., and the resist is thermally damaged, and good processing cannot be performed . The present invention provides a substrate processing method and a substrate processing apparatus capable of effectively controlling a substrate temperature during processing in etching, film formation, and baking processing during the manufacture of a semiconductor device, thereby performing good processing. The purpose is to provide. Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive efforts to solve the above problems and has obtained the following knowledge. First, in order to reduce the temperature difference between the substrate and the support base and increase the response speed of the substrate temperature control, the amount of heat flowing per unit temperature difference between the substrate and the support base per unit time difference (hereinafter, the unit heat flow rate) Need to be increased. To increase the unit heat flow, it is necessary to increase the pressure while at the same time keeping the distance between the two surfaces below the mean free path of the gas under that pressure. The substrate temperature during processing varies with time according to the following equation: (1) Tw = (1-exp (-kt / C)) Qi / k + To where Tw is the substrate temperature, C is the heat capacity of the substrate, k is the unit heat flow, and Qi is given to the substrate per unit time during processing. Constant heat, To is the temperature of the support, t is time, t =
At 0, Tw = To. The temperature of the support is at a steady value To,
When the initial temperature of the substrate Two ≠ To, the following equation is satisfied. (2) Tw = (Two-To) exp (-kt / C) + To In any case, the response speed of the substrate temperature control depends only on the heat capacity C of the substrate and the unit heat flow k between the two surfaces. I do. The value of C is a value specific to the substrate, for example, 100 m in diameter.
m, about 6.2J · with a silicon substrate 0.45mm thick
K ~ 1 . Therefore, in order to reduce the temperature difference between the substrate and the support and to increase the response speed of the substrate temperature control, it is necessary to increase the unit heat flow. FIG. 5 shows actual measured values showing how the unit heat flow changes when nitrogen is interposed between the two surfaces and the pressure is changed. The substrate was covered with silicon and the surface was covered with thin silicon oxide, and polished aluminum was used as a support material. The surface is thoroughly cleaned and the diameter between the two surfaces is 100m
A load of 1 kg per m was applied. The curve is close to a straight line passing through the origin, which proves that under these conditions heat transfer purely between solids is negligible. That is, even if there is mechanical contact between the two surfaces of the solid, most of the thermal contact is due to gas interposed between the two surfaces. Further, it can be seen that when the pressure of the intervening gas is made larger than the value of 100 Pa in the conventional apparatus, the unit heat flow rate increases. The above measured values are in accordance with the following theoretical formula. That is, the amount of heat “dQ / dt” that passes between two surfaces per unit time follows the following equation. (3) dQ / dt = k 1 (Tw−To) p (e≪λ) (4) dQ / dt = k 2 (Tw−To) e (e≫λ) where k 1 and k 2 are constants , Tw, and To are the temperatures of the substrate and the substrate support, e is the distance between the two surfaces, p is the pressure of the intervening gas, and λ is the mean free path under the pressure. This equation shows that, under the condition that the pressure is low and the mean free path is sufficiently long, “dQ / dt” is proportional to p, and that if the pressure is high and the mean free path is sufficiently short, “dQ / dt” is proportional to e. Is shown. Accordingly, the unit heat flow can be increased by providing a mechanism for increasing the pressure of the gas interposed between the two surfaces and reducing the distance between the two surfaces to about the mean free path under the pressure. By the way, in the conventional apparatus, p is 1
The mean free path λ of Ar is about 50
μm. Therefore, it is desirable to reduce the interval to about 50 μm, but this is not possible with this device. That is, the central portion of the substrate 3 expands as indicated by reference numeral 11 in FIG. 6 due to a pressure difference of 100 Pa.
For example, in the case of a silicon wafer having a diameter of 100 mm and a thickness of 0.45 mm, the bulge amount at the center reaches 150 μm due to a pressure difference of 100 Pa. Therefore, the heat flow exceeds the mean free path of 50 μm, and the unit heat flow cannot be increased even if the pressure is further increased. Based on such knowledge, the present invention provides a substrate processing method for processing a substrate in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, wherein the surface is covered with an insulating film and the temperature is controlled. Applying a voltage to the plurality of electrodes provided on the table to generate an electrostatic force on the surface of the insulating film; and causing the substrate to follow the surface of the insulating film by the generated electrostatic force.
A step of exhausting the gas for heat transfer from the side of the processing chamber is supplied to between the step of supporting said substrate in said support base by mechanical contact, and the insulating film surface and the substrate Te Treating the substrate , wherein in the step of treating the substrate , the substrate and the insulating film are mechanically contacted along the surface of the insulating film by the electrostatic force. The method is characterized in that the heat transfer gas is supplied between the support table and the substrate while the gas for heat conduction is supplied and leaked into the processing chamber. The present invention also relates to a substrate processing method for processing a substrate in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, wherein a voltage is applied to a plurality of electrodes provided on a support having a surface covered with an insulating film. a step of generating an electrostatic force to the surface of the steps of supporting said substrate in said support base by mechanical contact with the substrate with electrostatic force obtained by the generated along a said insulating layer, said insulating layer Supplying a gas for heat transfer between the surface and the substrate and exhausting the gas from the processing chamber side, and generating plasma on the substrate supported by the support in the processing chamber, and and a step of processing the substrate, the substrate and the insulating layer using the substrate in the step of processing the substrate by the plasma and along the surface of the insulating film by the electrostatic force in a state where the mechanical contact Between By supplying a gas for transmitting and performing heat transfer between the substrate and the support table while leaking into the interior of the processing chamber. The present invention also provides a substrate processing apparatus for processing a substrate in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, the apparatus having a temperature control unit inside the processing chamber, the surface being covered with an insulating film. A support for mounting a substrate on the surface covered with the insulating film, and a plurality of electrodes disposed on the support and insulated from each other, and applying a voltage to the plurality of electrodes to form the insulating film; An electrostatic force generating means for generating an electrostatic force on a surface; and a gas supply means for supplying a gas for heat transfer between the substrate mounted on the support and the surface coated with the insulating film; and along the substrate to the insulating film by electrostatic force generated on the insulator film surface by the force generating means
The support table and the substrate while supplying the gas for heat transfer between the substrate and the insulating film by the gas supply means in a state of being in mechanical contact with the substrate and allowing the gas to leak into the processing chamber. The processing of the substrate is performed while performing heat transfer during the process. Further, there is provided a substrate processing apparatus for performing plasma processing in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, comprising: plasma generating means for generating plasma in the processing chamber; A support for mounting the substrate on a surface covered with the insulating film and having a temperature control unit therein and having the temperature control unit, and a plurality of electrodes arranged on the support and insulated from each other; Means for generating electrostatic force on the surface of the insulating film by applying a voltage to the plurality of electrodes, and transferring heat between the substrate placed on the support and the surface covered with the insulating film. and a gas supply means for supplying a gas of use, the said said substrate by electrostatic force generated on the surface of the insulating film and along the surface of the insulating film in a state of being mechanically contacted by the electrostatic force generating means Gas supplier By supplying the gas for heat transfer between the substrate and the insulating film and leaking the gas into the processing chamber, the substrate is subjected to the plasma while performing heat transfer between the support and the substrate. The processing is performed by: The substrate is attracted by electrostatic force on the support table, and the substrate is mechanically contacted with the surface of the insulating film of the support table over substantially the entire surface thereof. By supplying a gas for heat transfer between the surface of the membrane and
The distance between the surface of the insulating film of the support and the two surfaces of the substrate can be made not more than about the mean free path under the supply pressure of the heat transfer gas, and the temperature of the substrate can be effectively reduced. Can be controlled. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the principle of controlling the temperature of the substrate, which is the gist of the embodiment, will be described with reference to FIG. A substrate temperature control device having a support 17 for the substrate 19, holding means 23 for holding the substrate 19, and gas introducing means 52 for introducing gas into a space 20 formed by the substrate 19 and the support 17. In the above, a mechanism is provided for reducing the distance between the support 17 and the substrate 19 to the mean free path of the gas under the pressure of the introduced gas. The substrate temperature can be effectively controlled. An apparatus based on such a framework is basically a parallel plate type dry etching apparatus comprising a processing chamber 12, a lower electrode 17 having a polished convex surface, and an upper electrode 16. In this embodiment, the lower electrode 17 serves as a support. The processing chamber 12 is connected to a vacuum exhaust system (not shown) through an exhaust port 13. A reaction gas is introduced into the processing chamber 12 through a gas inlet 24. Further, the processing chamber 12 is provided with an inlet / outlet 14 for taking the substrate 20 in and out of an appropriate position. A high-frequency power supply 25 is connected between the upper electrode 16 and the lower electrode 17. The lower electrode 17 is provided with a flow path 48 through which the liquid heat medium flows, a pump 42, and a temperature control device 43 for the liquid heat medium. Further, the gas reservoir 26 for the heat transfer gas is supplied through the orifice 21 and the valve 15.
Is provided. A gas cylinder 44 is connected to the gas sump 26 via a flow control valve 45, and a gas control valve 4.
6, a rotary pump 47 is connected. The holding means 23 for the substrate is made of an insulating material such as ceramics, and is provided with a ball screw 4 via a spring 39.
0 and the motor 41. An O-ring 18 is provided between the substrate 19 and the lower electrode 17, and the O-ring 18 is a space 2 formed by the substrate 19 and the lower electrode.
0 is sealed from the processing chamber 12. In the above configuration, the lower electrode 17 is maintained at a constant temperature by circulating a liquid heat medium maintained at an appropriate constant temperature. As a liquid heat carrier, 20
Although water kept at ° C. is used, a fluid other than water whose temperature is controlled may be used according to the purpose. Also, the lower electrode 17
May be controlled by using electric resistance. The substrate 19 comprises a motor 41 and a ball screw 40
Then, the substrate is pressed against the lower electrode 17 by the substrate holding means 23 which moves up and down. At this time, the spring 39 is
, With a constant load, i.e., a mechanism for generating mechanical contact. The gas sump 26 is provided with a flow control valve 4.
5, 46, a gas cylinder 44 and a rotary pump 47 always keep a constant pressure and are filled with a heat transfer gas. The space 20 contains a gas reservoir 26 and an orifice 2
A gas for heat transfer is introduced via 1. That is, the gas introduction means includes the gas reservoir 26 and the orifice 21 serving as a gas introduction port. Next, how the substrate temperature was controlled during the processing in the above-mentioned apparatus was examined by using helium as a heat transfer gas, a substrate having a diameter of 100 mm and a thickness of 0.45 mm.
The description will be made by taking the case of a silicon substrate of mm as an example. After the substrate 19 is placed, helium gas is introduced from a gas reservoir 26 having a pressure of about 700 Pa, which is one digit larger than that of the conventional example. When a gas having a pressure of 700 Pa is introduced, the center of the substrate 19 bulges at a height of about 800 μm. Further, the change amount w of the point located at a distance of r in the radial direction from the center of the substrate follows the following equation. [Mathematical formula-see original document] Here, E and v are the Young's modulus and Poisson's ratio of silicon, h and a are the thickness and radius of the substrate 19, respectively, and p is the gas pressure. Therefore, the convex surface of the lower electrode 17 is processed in advance into a curved surface having a shape according to the above equation or a curved surface which is larger than that. At this time, since the substrate 19 is pressed by the substrate support 23, it is deformed along the convex surface and has a stress. At this time, since the force applied to the substrate 19 by the gas pressure is equal to or smaller than the stress of the substrate 19, the substrate 19 does not generate a strain higher than the strain already existing by the gas pressure, and It remains in mechanical contact along the electrode 17. The surface of the lower electrode 17 is polished to a surface roughness of 6-S or less. Therefore, the distance between the two surfaces is kept sufficiently smaller than the average free path of helium at 700 Pa of 30 μm over the entire surface. Here, considering that purely thermal contact between solids can be neglected, thermal contact is uniform over the entire surface. Therefore, sufficient thermal contact is realized, and the unit heat flow can be sufficiently increased. In the above-mentioned apparatus, an orifice 21 is provided as an introduction means for introducing the heat transfer gas into the space 20. The diameter of the orifice 21 is about 40 μm so that the conductance with respect to helium is about 1 × 10 to 6 m 3 / sec. When the substrate 17 is not placed, the amount of gas flowing out of the gas reservoir 26 through the orifice into the processing chamber 12 having a pressure difference of 700 Pa is about 7 × 10 to 4 Pa · m 3 / sec. This is sufficiently smaller than the reaction gas introduction amount 8 × 10 to 2 Pa · m 3 / sec introduced from the reaction gas introduction port 24. Therefore, even if the sealing between the space 20 and the processing chamber 12 is leaked, there is no adverse effect on the processing, and the reliability of the temperature control mechanism according to the present embodiment is improved. By attaching this orifice, the O-ring 1
The sealing by 8 can be eliminated, and at the same time, the valve 15 becomes unnecessary even when the substrate 19 is loaded and unloaded without breaking the vacuum of the processing chamber 12. Here, after the substrate 19 is placed, the space 2
The time required for 0 to reach the same pressure as the gas reservoir 26 must be sufficiently short. When the volume of the space 20 is V, the conductance of the orifice is C, and the pressure in the gas reservoir 26 is Po, the pressure p of the space 20 follows the following equation. (6) p = Po (1−exp (−Ct / V)) Here, since the space 20 is a cylinder having a thickness of at most 100 μm, V = 7.8 × 10 to 7 m 3 Therefore, the time constant of the response of p is about 1 sec, which is a sufficiently fast response. In the above device configuration, 200 W to 50 W
FIG. 2 shows a temperature rising curve of the substrate 19 which is heated by the amount of heat received from the plasma when the high-frequency power of 0 W is applied.
Here, the time constant of the response speed is about 3 seconds, which indicates a sufficiently good control characteristic. Further, the temperature difference with the lower electrode 17 is also kept at 8 ° C. and 20 ° C., respectively. The resist has a heat resistant temperature of about 120 ° C.
Therefore, in this device, the additional high-frequency power is 2.5 K
That is, it can be increased to W. An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the substrate 1 is formed by using electrostatic attraction disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-47747.
9 and the use of the liquid in the liquid / solid sump 27 or the vapor of the solid 37 as the heat transfer gas. The device utilizing the attractive force of static electricity is composed of a plurality of (two in FIG. 3) electrodes 3 insulated from each other.
By applying DC voltages having different polarities from a DC power supply 38 between the substrate 19 and the electrodes 36, a closed circuit is formed between the substrate 19 and the two electrodes 33, 36, and the substrate 19 is electrostatically charged without forming plasma. Can be adsorbed. Therefore, the substrate 19 can be electrostatically attracted even in the baking step of the substrate 19 without using plasma. Due to the attraction force due to the static electricity, the substrate 19 has about 10 gc
It is sucked by a force of m ~ 2 , and mechanical contact occurs with the insulating material 30 over the entire surface. At this time, an O-ring 18 for sealing the processing chamber 12 and the space 20 formed between the substrate 19 and the insulating material 30 on the lower electrode 29 is provided. An orifice 21 is provided as a means for introducing gas into the apparatus, which is the same as the apparatus described in the outline above. In the present embodiment, the insulating material 30 serves as a support. Here, a liquid or a solid is selected so that the vapor pressure of the gas or the solid that generates the heat transfer gas is approximately 700 Pa when the vapor pressure of the gas or the solid is isothermal with the temperature-controlled lower electrode 29. In this embodiment, since 1,1,2,2-tetrachloroethane is used as the heat transfer gas, the pressure is about 700 Pa at room temperature. Here, the liquid / solid used is not limited to 1,1,2,2-tetrachloroethane, and may be a liquid / solid having another vapor pressure. Since the mean free path at this time is 3 μm, the surface of the insulator 30 must be polished to 0.8S or less. Also, by using a soft organic compound for the insulating material 30 and flexibly deforming it along the shape of the lower surface of the substrate 19, the distance between the two surfaces can be made smaller than the mean free path. At this time, a vaporized gas is interposed between the two surfaces that are in mechanical contact with each other, and the distance between the two surfaces is sufficiently smaller than 3 μm, which is the mean free path of the gas at this time.
As a result, the thermal contact between the two surfaces is sufficiently large, and the unit heat flow is also large. In addition, the inside of the space 20 is 700
In order to obtain Pa, the 1,1,2,2-
Conductance to tetrachlorethane is 1 × 10
The diameter is set to 90 μm so as to be ~ 6 m 3 / sec. FIG. 4 shows a temperature rise curve of the substrate 19 in the above apparatus. This is an example of a case where dry etching is performed by applying a high-frequency power of 300 W. The time constant is 5 seconds, which is a sufficient value. Further, in this device, there is no need to control the gas flow and gas pressure of the heat transfer gas, and there is an advantage that the structure is simplified. A similar effect can be expected by using a wafer temperature control device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-131930 as a device for reducing the distance between the substrate 19 and the support table. The use of the support or the surface of the support with a soft organic compound has a great effect in reducing the distance between the two surfaces. Although the above two examples are examples in which the present invention is applied to a dry etching apparatus, the same effect can be expected even if the present invention is applied to a film forming apparatus such as sputtering or vapor deposition or a substrate baking apparatus. It can easily be inferred that the present invention can be applied to other vacuum devices requiring substrate temperature control. According to the above embodiment, after the gas pressure between the substrate and the support is sufficiently increased, the distance between the two surfaces is made smaller than the mean free path of the gas at that gas pressure. The heat flow per unit time, unit area, and unit temperature difference between two surfaces can be reduced from the conventional 50 W · K to 1 · m to 2 to 250 W
・ It can be improved to K ~ 1・ m ~ 2 . As a result, the temperature difference between the substrate and the support during processing and the time constant for controlling the substrate temperature can be reduced to about one fifth of the conventional value. It goes without saying that the scope of the present invention is not limited to the above embodiments. According to the present invention, in etching, film formation, baking and the like of a semiconductor device, the substrate temperature during the processing can be effectively controlled, and the etching faithful to the resist pattern can be achieved. Either engraving, film formation with good film quality, or good baking can be performed.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明による基板処理装置の縦断面図 【図2】図1に示す基板処理装置における基板の昇温曲
線を示した特性図 【図3】本発明による基板処理装置の他の形態を示す縦
断面図 【図4】図3に示す基板処理装置における基板の昇温曲
線を示した特性図 【図5】2面間を流れる熱量と介在気体圧力の関係を示
した特性図 【図6】従来の基板温度制御装置の縦断面図 【符号の説明】 1…処理室、3…基板、4…クリップ、5…支持台、6
…温度制御装置、7…気体導入口、8…流れ、9…スペ
ーサ、10…空間、12…処理室、17…支持台(下部
電極)、18…Oリング、19…基板、20…空間、2
1…気体導入口(オリフィス)23…保持手段、26…
ガスだめ、27…液体固体だめ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a substrate processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a temperature rise curve of a substrate in the substrate processing apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a vertical sectional view showing another embodiment of the substrate processing apparatus. FIG. 4 is a characteristic diagram showing a temperature rise curve of the substrate in the substrate processing apparatus shown in FIG. 3. FIG. 5 is a relation between the amount of heat flowing between two surfaces and the pressure of the interposed gas. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of a conventional substrate temperature control device. [Description of References] 1 ... Processing chamber, 3 ... Substrate, 4 ... Clip, 5 ... Support base, 6
... temperature control device, 7 ... gas inlet, 8 ... flow, 9 ... spacer, 10 ... space, 12 ... processing chamber, 17 ... support base (lower electrode), 18 ... O-ring, 19 ... substrate, 20 ... space, 2
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas inlet (orifice) 23 ... Holding means, 26 ...
No gas, 27 ... No liquid solid.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相内 進 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社 日立製作所 生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−32410(JP,A) 特開 昭56−163272(JP,A) 実開 昭58−77043(JP,U) 特公 昭57−44747(JP,B2)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Susumu Aiuchi               292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa               Hitachi, Ltd., Production Technology Laboratory                (56) References JP-A-58-32410 (JP, A)                 JP-A-56-163272 (JP, A)                 58-77043 (JP, U)                 Tokiko Sho 57-44747 (JP, B2)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.所定の圧力に排気された処理室内で基板を処理する
基板処理方法であって、表面を絶縁膜で被覆して温度制
御された支持台に設けた複数の電極に電圧を印加して前
記絶縁膜の表面に静電気力を発生させる工程と、該発生
させた静電気力で前記基板を前記絶縁膜表面に沿わせて
機械的に接触させることにより前記支持台で前記基板を
支持する工程と、前記絶縁膜表面と前記基板との間に熱
伝達用のガスを供給して前記処理室の側から排気する工
程と、前記基板を処理する工程とを有し、該基板を処理
する工程において前記基板を前記静電気力で前記絶縁
膜表面に沿わせて機械的に接触させた状態で、前記基板
と前記絶縁膜表面との間に前記熱伝導用のガスを供給し
て前記処理室内に漏出させながら前記支持台と前記基板
との間の熱伝達を行なうことを特徴とする基板処理方
法。 2.前記絶縁膜表面と前記基板との間に介在させる熱伝
達用のガスの圧力が、700Pa以上であることを特徴
とする請求項1に記載の基板処理方法。 3.前記基板の処理を行う工程を、前記支持台で前記基
板を支持する工程と、前記絶縁膜表面と基板との間に熱
伝導用ガスを介在させる工程との後に行うことを特徴と
する請求項1に記載の基板処理方法。 4.所定の圧力に排気された処理室内で基板を処理する
基板処理方法であって、表面を絶縁膜で被覆した支持台
に設けた複数の電極に電圧を印加して前記絶縁膜の表面
に静電気力を発生させる工程と、該発生させた静電気力
で前記基板を前記絶縁膜に沿わせて機械的に接触させる
ことにより前記支持台で前記基板を支持する工程と、前
記絶縁膜表面と前記基板との間に熱伝達用のガスを供給
して前記処理室の側から排気する工程と、前記処理室内
で前記支持台で支持された基板上にプラズマを発生させ
て該プラズマにより前記基板を処理する工程とを有し、
前記プラズマにより前記基板を処理する工程において前
記基板を前記静電気力で前記絶縁膜表面に沿わせて機械
的に接触させた状態で前記基板と前記絶縁膜との間に前
記熱伝達用のガスを供給して前記処理室の内部に漏出さ
せながら前記支持台と前記基板との間の熱伝達を行うこ
とを特徴とする基板処理方法。 5.前記絶縁膜表面と前記基板との間に介在させる熱伝
達用ガスの圧力が、700Pa以上であることを特徴と
する請求項4に記載の基板処理方法。 6.前記基板の処理を行う工程を、前記支持台で前記基
板を支持する工程と前記絶縁膜表面と前記基板との間に
熱伝達用のガスを介在させる工程の後に行うことを特徴
とする請求項4に記載の基板処理方法。 7.前記基板の処理が、プラズマによるエッチング処理
であることを特徴とする請求項4に記載の基板処理方
法。 8.所定の圧力に排気された処理室内で基板を処理する
基板処理装置であって、前記処理室の内部にあって表面
を絶縁膜で被覆し内部に温度制御部を有して前記絶縁膜
で被覆した表面に基板を載置する支持台と、該支持台に
配置された互いに絶縁されている複数の電極を有して該
複数の電極に電圧を印加することにより前記絶縁膜表面
に静電気力を発生させる静電気力発生手段と、前記支持
台に載置した基板と前記絶縁膜で被覆した表面との間に
熱伝達用のガスを供給するガス供給手段とを備え、前記
静電気力発生手段で前記絶縁膜表面に発生させた静電気
力により前記基板を前記絶縁膜に沿わせて機械的に接触
させた状態で前記ガス供給手段により前記基板と前記絶
縁膜との間に前記熱伝達用のガスを供給して前記処理室
の内部に漏出させながら前記支持台と前記基板との間の
熱伝達を行いつつ前記基板の処理を行うことを特徴とす
る基板処理装置。 9.前記ガス供給手段は、前記絶縁膜と前記基板との間
に、前記熱伝達用のガスを700Pa以上の圧力で介在
させることを特徴とする請求項8に記載の基板処理装
置。 10.所定の圧力に排気された処理室内でプラズマ処理
する基板処理装置であって、前記処理室の内部にプラズ
マを発生させるプラズマ発生手段と、前記処理室の内部
にあって表面を絶縁膜で被覆し内部に温度制御部を有し
て前記絶縁膜で被覆した表面に前記基板を載置する支持
台と、前記支持台に配置された互いに絶縁されている複
数の電極を有して該複数の電極に電圧を印加することに
より前記絶縁膜表面に静電気力を発生させる静電気力発
生手段と、前記支持台に載置した基板と前記絶縁膜で被
覆した表面との間に熱伝達用のガスを供給するガス供給
手段とを備え、前記静電気力発生手段により前記絶縁膜
表面に発生させた静電気力により前記基板を前記絶縁膜
表面に沿わせて機械的に接触させた状態で前記ガス供給
手段により前記基板と前記絶縁膜との間に前記熱伝達用
のガスを供給して前記処理室の内部に漏出させながら前
記支持台と前記基板との間の熱伝達を行いつつ前記基板
を前記プラズマにより処理を行うことを特徴とする基板
処理装置。 11.前記ガス供給手段は、前記絶縁膜表面と前記基板
との間に、前記熱伝達用のガスを700Pa以上の圧力
で介在させることを特徴とする請求項10に記載の基板
処理装置。 12.前記プラズマ発生手段は、前記静電気発生手段に
より発生させた静電気力により前記絶縁膜表面に機械的
に接触させた前記基板の全面にプラズマを発生させるこ
とを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。 13.前記プラズマ発生手段は、前記基板の全面に発生
させたプラズマにより前記基板をエッチング処理するこ
とを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。
(57) [Claims] A substrate processing method for processing a substrate in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, the method comprising applying a voltage to a plurality of electrodes provided on a temperature-controlled support base by covering the surface with an insulating film, and applying the voltage to the insulating film. the step of supporting said substrate in said support base on the surface of the step of generating an electrostatic force, by <br/> mechanically contacted by electrostatic force obtained by the generation and along the substrate to the insulator film surface A step of supplying a gas for heat transfer between the surface of the insulating film and the substrate and exhausting the gas from the processing chamber side, and a step of processing the substrate, the step of processing the substrate in a state where the substrate was the insulating film along a surface by mechanical contact with the electrostatic force, the processing chamber by supplying a gas for the thermal conduction between the substrate and the insulating film surface Heat transfer between the support and the substrate while allowing The substrate processing method characterized by Nau. 2. 2. The substrate processing method according to claim 1, wherein the pressure of the heat transfer gas interposed between the insulating film surface and the substrate is 700 Pa or more. 3. The step of performing the processing of the substrate is performed after a step of supporting the substrate with the support and a step of interposing a heat conduction gas between the insulating film surface and the substrate. 2. The substrate processing method according to 1. 4. A substrate processing method for processing a substrate in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, wherein a voltage is applied to a plurality of electrodes provided on a support having a surface covered with an insulating film to apply an electrostatic force to a surface of the insulating film. a step of generating a, the step of supporting said substrate in said support base by mechanical contact with the substrate with electrostatic force obtained by the generated along a said insulating layer, and the insulating film surface and the substrate Supplying a gas for heat transfer and exhausting the gas from the processing chamber side, and generating plasma on the substrate supported by the support table in the processing chamber, and processing the substrate with the plasma. And a process,
The gas for the heat transfer between the substrate and the insulating film in a state in which the substrate in the step of processing the substrate by the plasma was said and along a surface of the insulating film is mechanical contact with the electrostatic force A substrate processing method, wherein heat is transferred between the support and the substrate while being supplied and leaking into the processing chamber. 5. The substrate processing method according to claim 4, wherein the pressure of the heat transfer gas interposed between the insulating film surface and the substrate is 700 Pa or more. 6. The step of performing the processing of the substrate is performed after a step of supporting the substrate with the support and a step of interposing a heat transfer gas between the insulating film surface and the substrate. 5. The substrate processing method according to 4. 7. 5. The substrate processing method according to claim 4, wherein the processing of the substrate is an etching process using plasma. 8. A substrate processing apparatus for processing a substrate in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, wherein the processing chamber is inside the processing chamber, has a surface covered with an insulating film, and has a temperature control unit inside and is covered with the insulating film. A support on which the substrate is mounted on the surface, and a plurality of electrodes arranged on the support, the plurality of electrodes being insulated from each other, and applying a voltage to the plurality of electrodes to apply an electrostatic force to the surface of the insulating film. An electrostatic force generating means for generating, and a gas supply means for supplying a gas for heat transfer between the substrate placed on the support and the surface covered with the insulating film, wherein the electrostatic force generating means the gas for the heat transfer between the substrate and the insulating layer by the gas supply means said substrate in a state where said allowed along the insulating film is mechanically contacted by an electrostatic force generated on the insulator film surface Supply and leak into the processing chamber Substrate processing apparatus and performs processing of the substrate while performing heat transfer between the substrate and the support table. 9. 9. The substrate processing apparatus according to claim 8, wherein the gas supply means causes the heat transfer gas to be interposed between the insulating film and the substrate at a pressure of 700 Pa or more. 10. What is claimed is: 1. A substrate processing apparatus for performing plasma processing in a processing chamber evacuated to a predetermined pressure, comprising: a plasma generating unit configured to generate plasma inside the processing chamber; A support for mounting the substrate on a surface covered with the insulating film having a temperature control unit therein, and a plurality of electrodes arranged on the support and mutually insulated from each other; An electrostatic force generating means for generating an electrostatic force on the surface of the insulating film by applying a voltage to the surface of the insulating film; and supplying a gas for heat transfer between the substrate mounted on the support and the surface covered with the insulating film. Gas supply means, and the substrate is brought into mechanical contact with the substrate along the surface of the insulating film by the electrostatic force generated on the surface of the insulating film by the means for generating electrostatic force. Board and front Processing the substrate by the plasma while performing heat transfer between the support and the substrate while supplying the heat transfer gas between an insulating film and leaking the gas into the processing chamber; A substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned. 11. The substrate processing apparatus according to claim 10, wherein the gas supply unit causes the gas for heat transfer to be interposed between the surface of the insulating film and the substrate at a pressure of 700 Pa or more. 12. 11. The substrate processing apparatus according to claim 10, wherein the plasma generation unit generates plasma over the entire surface of the substrate mechanically in contact with the insulating film surface by the electrostatic force generated by the static generation unit. apparatus. 13. The substrate processing apparatus according to claim 10, wherein the plasma generating unit performs an etching process on the substrate with plasma generated on an entire surface of the substrate.
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